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1 Zinn-Zink Legierungsschichten: Überblick ihrer wesentlichen Eigenschaften und Beschichtungsparameter Dipl.Ing. (FH) Patrick Rio Copyright( c) Dipsol Europe GmbH All Rights Reserved

2 Zinn-Zink Gliederung Vorstellung DIPSOL Tribologische Eigenschaften Anwendungsbeispiele Steuerung Legierungszusammensetzung Abwasserbehandlung Zusammenfassung Ausblick

3 DIPSOL Chemical Group Copyright( c) Dipsol Europe GmbH All Rights Reserved

4 DIPSOL Chemical Group DIPSOL Chemical Group ist ein privates Unternehmen zur Entwicklung, Herstellung und des Vertriebs von Spezialchemikalien zur Oberflächenveredelung. Wir sind spezialisiert auf Zink- und Zinklegierungssysteme und beliefern die wichtigsten OEMs und deren Zulieferer auf der ganzen Welt in den verschiedenen Industriezweigen. Über 600 Mitarbeiter weltweit 17 Niederlassungen mit Fertigung in 12 Ländern Jahresmengen Tonnen Über 50 Patente > 100 Millionen Dollar Umsatz

5 Europa DIPSOL Europe GmbH, Düsseldorf Verkauf & Technischer Service, Qualitätskontrolle 7 Mitarbeiter Gründung Juli 2016 Büro, Labor und Technikum im Technologiepark Life Science Center Düsseldorf X-Ray AAS ICP XRF Salzsprühkammer HPLC Nass Analytik Pilot Anlage

6 Zinn-Zink Zinn-Zink Verfahren in der Literatur: Cyanidisch, Fluoroborat, Silosilicate, Pyrophosphat, Gluconate, Saure organisch stabilisierte, Alkalische cyanidfreie,. Dipsol SN 240/242 seit Ende der 80 er im Einsatz

7 Zinn-Zink Dipsol SN-240/242 Zinn-Zink Legierung mit 70 % Zinn und 30 % Zink Arbeitsbereich ph-wert zwischen 6,0 7,0 Auf Carbonsäurebasis; Fluorid- und cyanidfrei

8 Zinn-Zink Spezifikationen A1/4 Sn-Zn: WSS-M1P95 Zn-Ni: WSS-M21-P44 A1 Zn-Ni: WSS-M1-P87 Zn: (acid & alkaline): GMW3044 Sn-Zn: GMW3200 Zn-Ni (acid & alkaline):gmw4700types A&B GMW16730: Decorative Black Zn-Ni HES D Zn, Zn-Ni, Sn-Zn Zn: PS-8814 Sn-Zn: PS-8956 Zn-Ni: PS-8955 Zn, Zn-Ni, Sn-Zn: MFS CG310D Zn: TSG 6524G Zn-Ni: TSG 6530G Sn-Zn: TSG 6526G Zn: NES M4040 Zn-Ni: NES M4060 Sn-Zn: NES M4067

9 Zinn-Zink Phasendiagramm L o C Melting Point ( o C) o C 9% a 199 o C 100 S 0 Zn Sn Wt (%)

10 Härte Härte kathodischer Korrosionsschutzschichten Verfahren cyanidfrei alk. Zink sauer Zink sauer Zink-Kobalt sauer Zink-Nickel alkalisch Zink-Nickel (5-9 %) alkalisch Zink-Nickel (12-15 %) alkalisch Zink - Eisen Zinn-Zink Kadmium Härte HV HV HV HV HV HV HV HV HB; 20 HV

11 Reibkoeffizent

12 Leitfähigkeit Ergebnisse nach GM9540 P Test Widerstandszunahme nach zyklischen Korrosionstest 2,157 mωm bzw. 0, µωm Ausgangswert bei 0,092 µωm

13 Whiskerbildung Number of day elapsed substrate Type of plating 50 days 100 days 600 days Acid tin plating Many occured - - Zinc plating Some occurred Many occured - Copper alloy Tin-zinc Alloy plating 90/10 Some occurred Some occurred Some occurred 70/30 none none Bump protruding object steel 70/30 none none none

14 Beginn Grundmetallkorrosion (h) Korrosionsschutz Korrosionsbeständigkeit in Abhängigkeit vom Zinn (%) Salzsprühbeständigkeit DIN EN ISO 9227 With Chromate Without Chromate 0 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Zinn (%)

15 Korrosionsschutz Korrosionsergebnisse in SO 2 -Atmosphäre Tin-Zinc Thickness Hours to Hours to Alloy Ratio (micron) White Rust Red Rust 60 / As is 60 / / Tin-Zinc 85 / / Chromate 75 / / Zinc Yellow Chromate (Iridescent) SO 2 Konzentration: ppm Temperatur : 40±2 o C Rel. Feuchte: > 95%

16 Beginn Grundmetallkorrosion (h) Korrosionsschutz Korrosionsbeständigkeit in Abhängigkeit der Legierung und Schichtdicke µm passiviert µm passiviert µm ohne Passivierung Anteil Zinn (%)

17 Anwendungsbereiche Masseanbindung Umformung Verbindungselemente Elektronik Automobil

18 Zinn-Zink Badparameter SZ 240/242 Gestell (SZ-240) Trommel (SZ-242) Standard Range Standard Range Zinn (g/l) Zink (g/l) SZ- B (g/l) SZ- C (g/l) Sn% / Zn% 70 / 30 60/40-75/25 70/30 65/35-80/20 Temp. ( o C) kath. Stromdichte (A/dm²) 2 1,3 2,7 0,5 0,3 1,2 Absch. Geschw. µm/min) A/dm² - A/dm² -

19 Zinn-Zink

20 Zinn-Zink

21 Zinn-Zink

22 Zinn-Zink

23 Zinn-Zink

24 Zinn-Zink

25 Zinn-Zink

26 Zinn-Zink

27 Zinnanteil (%) Zinn-Zink Zinnanteil in Abhängigkeit der Stromdichte (Gestell) Stromdichte (A/dm²

28 Abscheidegeschwindigkeit (µm/min) Zinn-Zink 1 Abscheidegeschwindigkeit in Abhängigkeit der Stromdichte (Gestell) Stromdichte (A/dm²)

29 Abwasserbehandlung Zugabe FeCl3 (0,5 2,0 g/l) Calciumchlorid (0,5 2,0 g/l) Aluminiumhydroxychlorid (10 20 ml/l) Natronlauge; ph-wert auf 8 10 Flockungshilfsmittel (5 10 ml/l) Dekantieren bzw. abpressen

30 Zusammenfassung Zinn-Zink Legierungsverfahren mit folgenden Eigenschaften Pro Sehr guter Korrosionsschutz (auch bezgl. Kontaktkorrosion in Verbindung mit Aluminium) Hohe Leitfähigkeit Geringe Reibbeiwerte Exzellente Duktilität und Verformbarkeit Lötbar Robustes Verfahren, gut steuerbar Einschränkungen Anwendbarer Temperaturbereich (< 200 C) Kosten Geringe Härte

31 Ausblick Neue Anwendungsmöglichkeiten im Bereich E-Autos? Kadmiumersatz? Zinn und Zink sind nicht in der Diskussion! Ideen? Fragen?

32 Wir danken für Ihre Aufmerksamkeit! Dipsol Europe GmbH Merowingerplatz 1A Düsseldorf